一种多盲孔、深孔铝制零件阳极氧化设备的制作方法

本发明涉及表面处理领域，尤其涉及一种多盲孔、深孔铝制零件阳极氧化设备。

背景技术：

硬质阳极氧化是铝制零件主要的表面处理工艺之一，由于硬质阳极氧化膜具有硬度大、耐磨性好、绝缘性好、制备成本低等一系列优点，对铝制零件的大规模使用起到了关键性作用。

阳极氧化过程需铝制零件表面与酸液接触，并将零件与电源阳极接触使得零件、槽液、阴极形成回路从而进行电解氧化，在对一些具有多盲孔、深孔等铝制零件进行阳极氧化时，常常因为孔内气泡残留而造成酸液无法与孔壁充分接触，最终造成孔壁漏镀或镀膜不均等现象。针对这一现象，人们通过铝丝夹装、牙签通孔除气、孔内注射槽液、增加氧化时间等方法对多盲孔、深孔铝制零件进行阳极氧化。然而铝丝夹装并不能确保孔内气体排除，而且铝丝的氧化溶解会增加槽液铝离子迅速增加影响氧化性能，铝丝的氧化也会使得与铝制零件接触不良。牙签除气及孔内注射槽液等方法对于少盲孔、深孔铝制零件具有一定作用，然而对于盲孔、深孔较多的铝制零件，通过人工方式排除孔内气体过程过于繁琐，同时氧化过程中气搅拌的空气亦会重新附着于孔内造成氧化不充分。通过增加氧化时间来实现孔内壁氧化膜厚度达到预期厚度对于孔内存在气泡的小孔压更是不可能，反而会增加零件烧蚀的可能。因此针对这类多盲孔、深孔铝制零件，怎样进行阳极氧化而不会出现孔内漏镀及氧化不均等现象以提高零件氧化合格率、降低生产成本，成为该领域亟待解决的一个技术性难题。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种多盲孔、深孔铝制零件阳极氧化设备，针对上述现有的对多盲孔、深孔铝制零件采用的阳极氧化处理方案的不足，本发明所要解决的问题是如何在不影响铝制零件阳极氧化工艺的同时快速、高效地实现铝制零件孔内气体的排除，以达到多盲孔、深孔铝制零件充分的阳极氧化。

为了实现上述技术目的，达到上述的技术要求，本发明所采用的技术方案是：

一种多盲孔、深孔铝制零件阳极氧化设备，包括:氧化槽体、设置在氧化槽体内的冷冻系统、设置在氧化槽体侧壁的阴极板、其特征在于：

所述的氧化槽体的上方设置有密封盖板，在所述的密封盖板上设置有密封罩，在所述的密封罩内的密封盖板上设置有开口槽、支撑架；

所述的开口槽连通氧化槽体和密封罩，使氧化槽体、密封盖板、密封罩、形成一个密闭空间；

在氧化槽体或密封盖板或密封罩上设置有真空计和真空管路，所述的真空管路连接真空泵；

所述的支撑架包括第一支撑板和第二支撑板；所述第一支撑板和第二支撑板相对应的上端内侧面上各设置有第二轴承孔；

在所述的第一支撑板和第二支撑板之间设置有活动平台；所述的活动平台一端的上表面中央设置有挂具转轴，并在两侧面对称设置有小轴，活动平台的另一端的上表面设置有电机和电刷；所述的挂具转轴的上端通过皮带与电机连接，挂具转轴的下端通过开口槽进入到氧化槽体中；所述的活动平台两侧的小轴上设置有轴承分别与第一支撑板和第二支撑板上的第二轴承孔配合，所述的活动平台通过小轴上的轴承沿第一支撑板和第二支撑板旋转；

在所述的第一支撑板和或第二支撑板上端设置有第二螺纹孔；所述的第二螺纹孔垂直于第二轴承孔并与所述的第二轴承孔相通；螺钉穿过第二螺纹孔锁紧活动平台上的小轴，并通过螺钉调节固定活动平台的旋转角度；

所述的电刷一端连接电源正极，电刷另一端连接挂具转轴；

所述的挂具转轴从上到下依次设置有转速传感器、电刷夹具安装处、传动皮带槽、轴承安装处、在所述的挂具转轴的底部设置有第一螺纹孔，所述的第一螺纹孔连接挂具；

所述的挂具转轴垂直于活动平台，通过所述的轴承安装处安装轴承与所述的活动平台的第一轴承孔相配合；

所述的挂具转轴通过传动皮带槽嵌入传动皮带并与电机连接实现挂具转轴旋转，通过所述的转速传感器检测和控制挂具转轴7转速；

所述的开口槽为环形的长孔；

所述的开口槽的两侧对称设置有所述的第一支撑板和第二支撑板；

所述的真空管路为波纹管；

所述的挂具转轴材料为ta2钛。

本发明的有益效果：

一种多盲孔、深孔铝制零件阳极氧化设备，在传统氧化槽基础上增加真空泵及斜置挂具转轴，实现槽内真空环境，氧化槽内的真空负压使得放置于槽内的多盲孔、深孔铝制零件孔内气体迅速排出，真空环境主要通过真空管路与真空泵相连接来实现；真空环境真空度由连接在设备上的真空计测量控制；盖板通过密封圈与氧化槽间做好密封，挂具转轴及电机用密封罩罩住，确保氧化槽内部的密闭性。

采用斜置旋转挂具转轴，确保真空环境下对槽液进行搅拌冷却的作用，避免了传统设备气体吹扫引入大量气体而破坏真空；使得固定于挂具上的多盲孔、深孔铝制零件随挂具转轴转动，铝制零件与槽液的相对移动，可实现铝制零件孔内气体的析出，结合氧化槽内真空负压，孔内气泡排除率可高达100%；多盲孔、深孔铝制零件表处理孔内镀膜率可达100%，孔壁氧化膜均匀性也大大提高。

附图说明

图1为本发明总装结构示意图；

图2为本发明铝制零件小孔于槽液中几种不同状态简化示意图；

图3为本发明集成有支撑架和挂具转轴的密封盖板示意图；

图4为本发明活动平台结构示意图中的主视图；

图5为图4本发明活动平台纵向剖视图；

图6为本发明第一支撑板或第二支撑板的纵向剖视图；（水平方向为横向）

在图中：1.氧化槽体；2.密封盖板；3.真空管路；4.真空计；5.开口槽；6.支撑架；7.挂具转轴；8.密封罩；9.电刷；10.电机；11.冷冻系统；12.传动皮带；13.阴极板；14螺钉；15.轴承安装处；16.传动皮带槽；17.电刷夹具安装处；18.转速传感器；19.活动平台；20.第二支撑板；21.第一支撑板；22.第一螺纹孔；23.小轴；24.第一轴承孔；25.第二螺纹孔；26.第二轴承孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明；

在附图中：

一种多盲孔、深孔铝制零件阳极氧化设备，包括:氧化槽体1、设置在氧化槽体1内的冷冻系统11、设置在氧化槽体1侧壁的阴极板13、其特征在于：

所述的氧化槽体1的上方设置有密封盖板2，在所述的密封盖板2上设置有密封罩8，在所述的密封罩8内的密封盖板2上设置有开口槽5、支撑架6；

所述的开口槽5连通氧化槽体1和密封罩8，使氧化槽体1、密封盖板2、密封罩8、形成一个密闭空间；

在氧化槽体1或密封盖板2或密封罩8上设置有真空计4和真空管路3，所述的真空管路3连接真空泵；

所述的支撑架6包括第一支撑板21和第二支撑板20；所述第一支撑板21和第二支撑板20相对应的上端内侧面上各设置有第二轴承孔27；

在所述的第一支撑板21和第二支撑板20之间设置有活动平台19；所述的活动平台19一端的上表面中央设置有挂具转轴７，并在两侧面对称设置有小轴23，活动平台19的另一端的上表面设置有电机10和电刷9；所述的挂具转轴7的上端通过皮带与电机10连接，挂具转轴7的下端通过开口槽5进入到氧化槽体1中；所述的活动平台19两侧面的小轴23上设置有轴承分别与第一支撑板21和第二支撑板20上的第二轴承孔26配合，所述的活动平台19通过小轴23上的轴承沿第一支撑板21和第二支撑板20旋转；

在所述的第一支撑板21和或第二支撑板20上端设置有第二螺纹孔25；所述的第二螺纹孔25垂直于第二轴承孔26并与所述的第二轴承孔26相通；螺钉14穿过第二螺纹孔25锁紧活动平台19上的小轴23，并通过螺钉14调节固定活动平台19的旋转角度；

所述的电刷9一端连接电源正极，电刷9另一端连接挂具转轴7；

所述的挂具转轴7从上到下依次设置有转速传感器18、电刷夹具安装处17、传动皮带槽16、轴承安装处15、在所述的挂具转轴7的底部设置有第一螺纹孔22、所述的第一螺纹孔22连接挂具；

所述的挂具转轴7垂直于活动平台19，通过所述的轴承安装处15安装轴承与所述的活动平台19的第一轴承孔24相配合；

所述的挂具转轴7通过传动皮带槽16嵌入传动皮带12并与电机10连接实现挂具转轴7旋转，通过所述的转速传感器18检测和控制挂具转轴7转速；

所述的开口槽5为环形的长孔；

所述的开口槽5的两侧对称设置有所述的第一支撑板21和第二支撑板20；

所述的真空管路3为波纹管；

所述的挂具转轴7材料为ta2钛。

如图1所示，在传统氧化槽基础上增加密封盖板与氧化槽间做好密封，挂具转轴及电机用密封罩罩住，确保氧化槽内部的密闭性。利用真空泵和真空管路实现氧化槽内真空环境，连接真孔管路位置不局限于盖板，槽体侧壁、密封罩等其他部位连接均视为为槽液上表面提供真空。真空泵给氧化槽槽液上表面提供负压环境，所述的真空环境真空度由连接在设备上的真空计测量控制；真空计实时监测槽液上表面真空度，氧化槽内的真空负压使得放置于槽内的多盲孔、深孔铝件孔内气体迅速排出，针对不同规格尺寸的盲孔、深孔需要不同真空度来实现孔内气体的排出以实现槽液与铝件孔内壁的充分接触，最终实现孔内壁的充分氧化。

在图2中：

多盲孔、深孔铝件小孔在槽液内状态可简化为五种，分别为小孔开口槽垂直向下（a）、开口槽斜向下（b）、开口槽垂直向上（c）、开口槽斜向上（d）、开口槽水平（e），氧化槽内部槽液上方气压p1，小孔内残留气体压强p2，槽内部抽真空后p1迅速降低，槽液表面所受压力f=p1s（s为液面上表面积）随之降低，孔底部气泡壁受液体压力变小，而此时p2不变，孔底气泡体积v变大，气泡所受浮力f=ρ液gv亦随之变大（g为引力常数），若铝件孔开口槽处于垂直向上或斜向上状态，则附着于孔底部的气泡均会因为浮力的增加而上浮离开孔壁，然而若铝件小孔开口槽处于垂直朝下、斜向下及水平状态时，由于小孔浮力向上，而被处于上方的孔底和孔壁阻挡而无法脱离小孔，对于这一问题，我们设计了旋转挂具转轴7并将其斜置。

在图3图4图5图6中：

挂具转轴集成有转速传感器，传动皮带槽，轴承安装处，挂具转轴的底部设置有螺纹孔、所述的螺纹孔通过螺栓或挂钩连接挂具；通过轴承将挂具转轴固定在支撑架上的活动平台的一端中央，活动平台与第一支撑板和第二支撑板之间为小轴与轴承配合，通过螺钉与小轴的连接调节活动平台的旋转角度和固定活动平台，同理固定了挂具转轴的旋转角度。旋转角度根据不同零件的孔位及氧化工艺可灵活更换。

挂具转轴通过在皮带槽嵌入传动皮带并与电机连接实现挂具转轴旋转，转速传感器检测和控制挂具转轴转速，电刷连接稳压电源正极，实现转轴旋转通电特性，挂具转轴材料选择ta2钛以提高挂具转轴抗腐蚀性，挂具转轴轴承固定于活动平台的轴承孔内，活动平台另一端放置电机及电刷，一方面可起到给挂具转轴配重作用，另一方面将电机和电刷与挂具转轴固定于同一支架可实现旋转挂具转轴在倾斜不同角度后可保持通电旋转的功能并节省了占用空间。

挂具挂于挂具转轴上，可实现挂具上的多盲孔、深孔铝制零件随之与水平面呈一定夹角按设定转速旋转，一方面搅拌槽液，可替代气体吹扫降低槽液温度，避免铝零件局部过热造成零件烧蚀，而由于氧化槽体为真空，若采用传统气体吹扫降温槽液则极大影响真空度甚至无法实现真空、采用旋转挂具转轴，使得固定于挂具上的多盲孔、深孔铝制零件随挂具转轴转动，铝制零件与槽液的相对移动实现铝制零件孔内气体的析出；相较传统气体吹扫会造成气体附着而言，旋转挂具转轴可大大降低盲孔、深孔铝件孔内气泡附着残留。旋转挂具转轴斜置，使得旋转过程中孔轴线多向性，确保操作过程中铝制零件盲孔、深孔开口槽方向处于水平方向上方，避免了因孔内气体受浮力而深陷孔内无法排除和孔内气体因上浮被孔底格挡而不能完全排除的现象。

选择多盲孔、深孔铝制零件阳极氧化作为本发明设备的运用对象，但该发明并不局限于多盲孔、深孔铝制零件的阳极氧化，亦包括其他各种材料如纯钛、钛合金、铝合金等的氧化；对于多盲孔、深孔铝制零件孔内的彻底清洗处理，亦可通过本发明提出的真空氧化槽确保前处理试剂（包括脱脂剂、碱蚀剂、酸蚀剂、去灰槽液等）与多盲孔、深孔铝制零件孔内壁彻底的接触达到孔内壁的彻底清洗。此外通过将阴、阳极交换，亦可实现多盲孔、深孔不锈钢、铝合金等材料的孔壁电镀工艺。

具体实施时，

第一实施例：

将前处理后的多盲孔、深孔铝制零件固定于挂具上，将挂具固定于斜置旋转挂具转轴后，盖上氧化槽盖板，打开真空泵对氧化槽抽真空，待真空度达到足以排除孔内气泡后关闭真空泵，旋转挂具转轴后进行阳极氧化工艺。

第二实施例：

将前处理后的多盲孔、深孔铝制零件固定于挂具上，挂具固定于挂具转轴，盖上密封盖板，抽真空至真空度足以排除孔内气泡后旋转挂具转轴，保持真空泵运转进行阳极氧化工艺。

第三实施例：

多盲孔、深孔的铝制零件进行阳极氧化，氧化前孔内气体不能完全排除，此外在氧化过程中由于阳极氧化反应产生的气体以及槽液中的气泡均有可能在孔内二次附着，极大程度的影响孔壁与槽液的完全接触，从而出现孔内阳极氧化不充分甚至漏镀现象。采用本发明提出的图1所示的真空阳极氧化系统对多盲孔、深孔铝制零件进行阳极氧化工艺，步骤如下：

对多盲孔、深孔铝件进行前处理，其中脱脂、碱蚀、中和、去灰步骤，每一步骤均可借助本发明提出的装置进行充分处理；

将前处理后的铝制零件挂装于挂具上，需注意挂装过程需结合挂具转轴倾斜角度，确保铝制零件小孔尽可能的处于朝上或者经斜置旋转挂具转轴后可出现朝上状态来进行挂装，挂具用螺栓或挂钩固定于氧化系统的挂具转轴上；

调节挂具转轴倾斜角度后拧紧固定螺钉（倾斜角度根据不同的孔径、小孔数量以及小孔分布需要不同的倾斜角度）；

盖上盖板后打开真空泵对氧化槽内部抽真空，最终真空度视铝制零件小孔规格而定。打开驱动电机后铝制零件即可按预期的任意轴线旋转。斜置转轴结合特定的挂装方法，可确保在工艺过程中铝制零件小孔总会出现图2中（c）（d）两种开口槽朝上的状态，结合槽内真空负压，孔内气泡排除率可高达100%；

根据阳极氧化工艺要求给阳极和阴极通电，进行阳极氧化工艺。

通过本发明提出的真空斜置挂具转轴氧化槽进行的阳极氧化工艺，多盲孔、深孔铝制零件表处理孔内镀膜率可达100%，孔壁氧化膜均匀性也大大提高。

第四实施例：

多盲孔、深孔铝制零件在前处理过程中由于孔内气泡残留，处理槽液很难保证完全进入孔内，因此对多盲孔、深孔的铝制零件进行前处理时小孔内壁不能彻底的清洗到，经过机加后的铝制零件存在大量的切削液等杂质残留，不能进行彻底的前处理必将严重影响表面处理效果。通过本发明设计的真空氧化槽将极大地避免多盲孔、深孔铝制零件清洗不彻底的问题，以前处理部分皂洗过程为例具体步骤如下：

将配置好的皂洗槽液加入本发明设计的氧化槽体内，将多盲孔、深孔铝制零件固定于挂具上，将挂具用螺栓固定于本发明的挂具转轴上，

调整好挂具转轴的倾斜角度后拧紧固定螺钉；

盖上槽盖板，打开真空泵对氧化槽内进行抽真空；

待真空度达到设定值后（具体真空度视孔径按经验确定），打开挂具转轴的驱动电机；

根据脱脂剂的配方说明所确定的脱脂时间，对多盲孔、深孔铝件进行脱脂皂洗工艺；

加工完毕后关闭真空泵及电机，打开密封盖板取出铝件进行下一步前处理工艺，处理方式与以上过程类似。

上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的描述，而并非对实施方式的限定，对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。